JPH0128347B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体試料を関連分析機に順次供給し、
順次の試料分注操作の間に試料分注のための分注
管を洗浄できる自動液体試料供給装置に関するも
のである。

フレームレス（frameless）原子吸光分光法で
はアトマイザ（噴霧化装置）の黒煙管の投薬開口
内に試料を順次に自動的に注入することが望まれ
るようになつてきた。しかし分析結果が有効であ
るためにはサンプルキヤリーオーバー（sample
caeey over：試料が次の分析まで残ること）を
最小限にとどめる、すなわち試料物質が次の分析
を汚染することがないようにする必要がある。

英国特許第1492515号明細書から知られている
原子吸光分光装置では、一本の分注管で多数の試
料容器から順次の試料を吸引し、試料を吸引した
分注管は噴霧化装置まで動かされた吸引した試料
をその中に分注するが、この試料の吸引−分注サ
イクルの間に洗浄工程を含んでおり、この洗浄行
程において洗浄液が分注管の中に注入される。試
料はターンテーブル上に保持された容器内に入れ
ておき、容器内の試料を吸引するためにターンテ
ーブルを回転させて所望の試料容器と分注管を位
置合わせして、吸引した試料を噴霧化装置に分注
する。試料の吸引と吸引との間に、ターンテーブ
ルと洗滌廃液容器を移動させ、洗滌廃液容器が分
注管からの排出洗滌液を受けるように位置決めさ
れる。この場合、洗滌液は容器から溢れるに任
せ、貯めに順次流れる。この既知の装置の欠点は
試料分注工程と洗滌行程との間でターンテーブル
と洗滌廃液容器を動かさなくてはならずこのメカ
ニズムがかなり複雑なことである。即ち、ターン
テーブルは単に回転軸の回りを回転するだけでな
く、ターンテーブルをこれを回転させる駆動装置
と一緒に移動させなければならない。また、洗滌
廃液容器から溢れる洗滌液はターンテーブル上に
も溢れ、ターンテーブルが汚れてしまう欠点もあ
る。

本発明の目的は上記欠点を克服した自動液体試
料供給装置を提供することにある。

この目的を達成するために本発明の自動液体試
料供給装置によれば、液体試料を順次に供給する
ために、ターンテーブルに装着された複数個の試
料容器と、ターンテーブルに装着された試料容器
内の第１の位置と分析機の試料投入口である第２
の位置との間を動き得る分注管と、該分注管が第
１の位置にある時にあらかじめ定められた量の試
料を試料容器から分注管に吸引する手段と、前記
分注管が第２の位置にある時上記吸引した試料を
分析機内に排出させる手段と、ターンテーブルに
装着された洗滌廃液容器が所定の位置に位置決め
され、前記分注管が洗滌廃液容器内の第１の位置
にあるとき分注管を通して洗滌液を放出する手段
とを具備する自動液体試料供給装置において、洗
滌廃液容器を試料容器と同じ形状とし、その側壁
に溢出開口を設けると共に、ターンテーブルには
試料容器および洗滌廃液容器を規則的に間隔をあ
けて保持できるような孔を設け、前記溢出開口は
分注管を洗滌廃液容器に挿入したときに分注管の
分注端より上でかつターンテーブルの下面より下
に設けられている。

このように本発明によれば、ターンテーブル又
は分注管をターンテーブルから離れた洗滌位置ま
で横方向に動かすことなく分注管を洗滌すること
ができる。

前記洗浄廃液容器は試料容器と同様の形状を有
しており、その側壁に溢出開口が設けられてい
る。したがつてターンテーブルには試料容器と洗
滌廃液容器のどちらかでも保持できる同一寸法の
開口部を等間隔で設ければよい。ターンテーブル
は孔を有するカバーで覆つても良く、このカバー
を通じて分注管は試料容器又は洗滌廃液容器内に
挿入され、そして試料を吸引するたび毎に洗滌廃
液容器がその孔の下にくるようにしてもよい。こ
のような構成にするのは、一つの試料につき一連
の測定を完了するのに30分ほどかかるため、この
間試料容器が空気にさらされていると空気中の塵
埃が試料を汚染し、分析に誤差が生ずる場合があ
るためである。所定の試料分取位置から洗滌位置
までターンテーブルを回転させるのに要するステ
ツプ数を減らすために、洗滌廃液容器をターンテ
ーブル上の直径的に対向する２つの位置又はその
他の予め定められた位置に配置するようにしても
よい。原子分光計のような分析機においては、保
護ガス雰囲気内で分析を行うことができる。この
場合、洗滌液供給装置に圧力を加え、洗滌液を分
注管の中に強制的に流し入れるために、保護ガス
供給装置を利用してもよい。また、洗滌液供給装
置と分注管との間にソレノイド弁を設け、ターン
テーブルが洗滌位置に回転したときに、このソレ
ノイド弁を開くようにしてもよい。

本発明の自動液体試料供給装置に使用する洗滌
廃液容器は、底壁と側壁を有し、側壁には溢出開
口を形成し、この溢出開口は、溢出開口の上部よ
り上に洗滌液の液面がこなければ洗滌容器内の洗
滌液が溢出開口から流れ出ないような大きさであ
ることを特徴とする。

前記洗滌廃液容器は一端を閉じた中空円筒とし
てもよく、その湾曲側面に溢出開口を形成する。
容器の閉端部は截頭円錐としてもよい。こうする
と、洗滌液が溢出開口から流れ出るときかなり小
さい直径面から滴として落ち、排水区域をかなり
小さくできるとともに洗滌廃液容器に付着する残
留液滴の大きさも小さくすることができる。閉端
部を完全な円錐とする、即ち先端を尖らせること
は廃液流を案内する点では好適であるが、内面も
尖らさない限り射出成型で造ることが困難とな
る。また、この形は容器の中に残留廃液が残りが
ちとなり、分注管を容器内で正確に位置ぎめしな
ければならず、更に容器全体の深さが増大する点
でも好適とは考えられない。容器をターンテーブ
ルに設けられた孔に固定するため容器の開口端に
外方に突出するフランジを設けてもよい。こうす
れば試料容器を装着するのと同じように、洗滌廃
液容器をターンテーブルの孔に落とすだけで装着
することができる。溢出開口は円形で直径を3.5
mmと4.5mmの間にとるようにするのがよい。洗滌
液として水を使用する場合直径4.5mmの溢出開口
からは定常流となつて流れ出るが、直径４mmの溢
出開口からはばらばらの水滴となつて落下するだ
けであることが判明している。但し、流速が余り
速くなく、従つて水面が溢出開口の上部の上にこ
ない限りにおいてである。溢出開口の寸法は開口
の上部の上の液面の高さに依存し、それは調節す
ることができる。容器はポリプロピレンの射出成
型で造ることができる。

本発明の自動液体試料供給装置の液体試料分注
管を洗滌する方法は、分注管の中に洗滌液を流
し、それを洗滌廃液容器の側壁に設けられた溢出
開口の寸法との関係で決まる流速で分注管の分注
端から流出せしめて液面が溢出開口の上部の所望
の高さまで達したとき洗滌液が該開口から個別の
液滴として流出するようにするステツプを含んで
いる。こうすると容器内で洗滌液が上下し、この
ため分注管の外側がこすられて管の洗滌作用が高
くなる。

次に図面に基づいて実施例を挙げて本発明を説
明する。

第１図に示す自動試料採取装置は噴霧化装置の
黒鉛管１の投薬開口内に液体試料を分注する為の
ものであり、ターンテーブル３上の試料容器内に
挿入される第１の位置から黒鉛管１の投薬開口に
挿入される第２の位置へ回動可能な分注管２を備
えている。ターンテーブル３は軸４で支持されて
おり、この軸４を電動機（図示せず）で回転させ
てターンテーブル３を所望の試料容器が分注管２
の第１の位置の下にくるように回動させる。ター
ンテーブル３の下には排水口につながる出口６を
有する滴受け５が設けられている。又ターンテー
ブル３はカバー１３によつて覆われており、この
カバー１３には選択された容器に分注管２を挿入
することができるように孔１４が設けられてい
る。

装置を作動させる際には、ターンテーブル３を
所望の位置まで回転させ、次いで分注管２を下げ
て試料採取位置におかれている試料容器内の第１
の位置まで挿入する。次にシリンジ７のプランジ
ヤ８をシリンジ７の筒に沿つて引き抜き所望の量
の試料を分注管２に吸引する。次に分注管２を持
ち上げて試料容器から抜き出し縦方向に回動さ
せ、黒鉛管１の投薬開口に挿入する。次にシリン
ジ７のプランジヤ８をシリンジの筒に沿つて押し
込み、分注管２内に吸引されている試料を黒鉛管
１内に排出させる。次に分注管２を黒鉛管１の投
薬開口から引き抜いて下方向に回動させ元のター
ンテーブル３上の位置に戻す。このようにすると
分注管２を同一試料容器内に再度挿入することも
できるし、ターンテーブル３を回転させて洗滌廃
液容器９を第１の位置にもつてきておいてこれを
挿入することもできる。

空気中の塵埃が試料容器内の試料を汚染する機
会を少なくするために、試料を一回吸引するたび
にターンテーブルを洗滌廃液容器が孔１４の下に
くるように回転させるようにして試料を分注する
たび毎に分注管２を洗滌するのが好ましい。同一
試料容器から試料を反復採取する場合は洗滌作用
を省いてもよいが、この場合は分注管の先端が空
気中の塵埃で汚染する危険が増大する。又カバー
１３はターンテーブルの周囲の空間を閉鎖してい
るので試料の蒸発速度を下げる働きもしている。

洗滌動作に際しては、ターンテーブル３を回し
て洗滌廃液容器９を試料採取位置に位置決めし、
次に分注管を下げて分注端を洗滌廃液容器９内に
挿入し、洗滌液供給器１０からソレノイド弁１
１、シリンジ７、分注管２を経て分注管２の先端
へ洗滌液を送り洗滌廃液容器９内に排出させる。
洗滌液供給容器１０は管１２によつて加圧される
が、この管１２は不活性ガス供給シリンダに連結
しておいてもよい。又この不活性ガス供給シリン
ダは黒鉛管１に非酸化性雰囲気を供給するのに使
用することもできる。

第４図に詳細に示すように、洗滌廃液容器９は
側壁に溢出開口９１を有するカツプ状本体をそな
えている。本体は円筒形で溢出開口９１の下には
截頭円錐部９２が設けられており、円筒形の本体
の上部には外方に突出したフランジ９３が設けら
れている。截頭円錐部９２の外側表面は溢出開口
９１から溢れ出した液が流れ落ちる区域を限定
し、内側表面は分注管２の先端からの洗滌液の流
れを作つて洗滌廃液容器の内側を洗滌できるよう
になつている。外側の先を尖らせると廃液を案内
するうえでより効果的であるが、容器の射出成型
で作る時に壁の厚さを均一にするほうが望まし
い。容器の内面を尖らせることは望ましくない。
蓋し、分注管を容器の先に尖つた底まで正確に位
置をあわせて下げることは簡単ではないからであ
る。分注管を容器の底まで下げないと洗滌作用が
落ち、試料が残ることがある。又容器の底を尖ら
せた場合は容器９の全体の深さが増し、ターンテ
ーブル３と滴受け５との間の間隔を大きくしなけ
ればならなくなる。

試料容器は溢出開口９１がない点を除いて洗滌
廃液容器と同一形状である。従つてどちらのサイ
ズの容器もターンテーブル３の同一サイズの孔に
装着することができ、フランジ９３で固定され
る。洗滌廃液容器の溢出開口９１はその上部がタ
ーンテーブル３の下面の下にある範囲でできるだ
け壁の上部に設ける。試料容器は500μの試料
を入れるように設計し、試料容器内にちようど
500μの試料を入れたときの水位が洗滌廃液容
器９の開口９１の上部に等しい高さになるように
する。従つて、試料をなるべく次に持ち越さない
ために、洗滌液を洗滌廃液容器に満たす際にこの
レベルよりも高くなるまで満たす必要がある。そ
して開口９１を洗滌液の液面が開口９１の上にな
るまでは洗滌液が開口９１から流出してしまわな
いような大きさにすることにより、分注管２の外
側の必要な長さを洗滌することができる。

500μの試料容器を、外径は10mm、全体の高
さは15mm、壁厚0.8mmとして設計した。洗滌廃液
容器９の溢出開口９１の直径は４mmで、溢出開口
９１の中心位置は容器の頂上から6.2mmである。
これは溢出開口９１の頂上がちようど試料容器内
の500μの試料の液面と一致する位置である。

溢出開口９１の直径を４mmとし洗滌液として水
を使用する場合、すくなくとも1.2mmの外径を有
する分注管から流れ出る水の流速が10ml／分にな
るまでは、溢出開口９１からの流れはばらばらの
水滴として落ちることが実験的に判明している。
そして水滴が形成される前は洗滌廃液容器の開口
端の水面が凸のメニスカスを形成し、水滴が落下
するとそのメニスカスの中央がくぼんで凹のメニ
スカス９５が形成され、更に洗浄液が分注管２か
ら洗滌廃液容器９に流れ込んでくるにつれ再び凸
のメニスカス９４に成長し、もう一度水滴が形成
されやがて溢出開口９１から落下するというプロ
セスが連続して反復されることが観察されてい
る。この水滴が形成されるメカニズムは溢出開口
９１から洗滌液が排出される最高速度を越えない
限りは分注管から流れ出る洗滌液の流速によらず
同じであるように見える。勿論水滴が形成される
速度はこの流速に依存している。溢出開口９１の
直径が3.5mmまで小さくなると水滴形成の途中に
凸メニスカス９４が容器の頂上を越えてしまうこ
とが判明した。しかし、洗滌液としてメチルイソ
ブチルケトン（MIBK）を使用した場合直径3.5
mmの開口でも、水を使用した場合に直径４mmの開
口で形成されるのとほぼ同一のメニスカスが形成
される。水滴が形成され落下するのに伴つてメニ
スカスが上下することにより分注管の外壁がこす
られ、その結果分注管を洗滌する効率が高くな
る。

第２図は分注管の分注端と洗滌廃液容器を示す
拡大図である。分注管は例えばp.t.f.e.（ポリテト
ラフルオロエチレン）にて形成されておりある程
度の弾性を有している。第２図に示すように、分
注管２はステンレス鋼のシヤトル２１内に通し、
約12mmの先端部を残してクランプ２２でとめる。
黒鉛管１の投薬開口は小さく、かつ試料容器及び
洗滌廃液容器は小さいので、このクランプ２２か
ら突出する分注管の先端部はなるべく短くすべき
である。分注管２の先端部は前記説明した寸法の
試料容器と協働させる。またシヤトル組立体は第
１と第２の位置の間を分注管の分注端を動かすた
めにピボツト組立体に連結している。即ち、分注
管が第１の位置にあるときはシヤトル２１を下げ
て分注管２の先端をターンテーブル３によりちよ
うどその真下に置かれている試料容器又は洗滌廃
液容器９内に挿入する。クランプ２２の底面と試
料容器又は洗滌廃液容器９の上面との間のギヤツ
プをできるだけ狭くし、分注管２を十分に容器内
に挿入できるようにする。従つて、洗滌液で形成
されるメニスカス９４が容器の上面より上に出な
いようにすることが重要である。さもないと液滴
がクランプ２２に付着し、それが黒鉛管や隣の試
料容器に転移するおそれがある。ターンテーブル
の詳細を第３図に示す。このターンテーブルはほ
ぼ等間隔で多数の孔を設けた円盤３を具えてい
る。10.4mm径の孔を40個等間隔で設け（その一つ
を３１で示す）、試料容器と洗滌廃液容器とをそ
の孔に装着する。２個の洗滌廃液容器が直径的に
対向する位置３２と３３とに装着されており、タ
ーンテーブルに対する基準位置をマークするため
に孔３２と中心とを結ぶ半径上に小孔３４を設け
ている。動作開始時にはセンサを用いて小孔３４
を予めセツトされた位置にあることを検出し、タ
ーンテーブルの動作はこの予めセツトされた位置
を基準として行う。一連の孔３５を検出装置によ
つて検知することにより、ターンテーブル上の所
望の容器が試料採取位置にあることを検出するこ
とができる。別の２列の孔３６と３７により、
個々の試料に対して行うべき分析項目の符号化が
施せるようになつている。符号化は試料位置に関
連する各一連の孔を開閉することにより行われ
る。

以上本発明を噴霧化装置の黒鉛管の投薬開口内
に試料を自動注入することに関して説明したが、
本発明は他の分野例えば液体クロマトグラフイに
も適用できる。

洗滌廃液容器の個数は、利用できる試料容器の
個数が減ることと、ターンテーブルが所定の試料
位置から洗滌位置まで回転しなければならない平
均ステツプ数が増えることとを勘案して最適の個
数を決定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動液体試料供給装置の
略図、第２図は分注管と洗滌廃液容器の拡大図、
第３図はターンテーブルの平面図、第４図は本発
明に係る洗滌廃液容器の断面図である。 １……アトマイザの黒鉛管、２……分注管、３
……ターンテーブル、４……回転軸、５……滴受
け、６……出口、７……シリンジ、８……プラン
ジヤ、９……洗滌廃液容器、１０……洗滌液容
器、１１……ソレノイド弁、１２……加圧用管、
１３……カバー、２１……シヤトル、２２……ク
ランプ、３１……容器装着用孔、３２，３３……
直径的に対向する位置の孔、３４……基準位置マ
ーク用孔、３５……検出用孔、３６，３７……分
析機能符号化用孔、９１……溢出開口、９２……
截頭円錐部、９３……フランジ、９４……凸のメ
ニスカス、９５……凹のメニスカス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体試料を順次に供給するために、ターンテ
   ーブルに装着された複数個の試料容器と、ターン
   テーブルに装着された試料容器内の第１の位置と
   分析機の試料投入口である第２の位置との間を動
   き得る分注管と、該分注管が第１の位置にある時
   にあらかじめ定められた量の試料を試料容器から
   分注管に吸引する手段と、前記分注管が第２の位
   置にある時上記吸引した試料を分析機内に排出さ
   せる手段と、ターンテーブルに装着された洗滌廃
   液容器が所定の位置に位置決めされ、前記分注管
   が洗滌廃液容器内の第１の位置にあるとき分注管
   を通して洗滌液を放出する手段とを具備する自動
   液体試料供給装置において、洗滌廃液容器を試料
   容器と同じ形状とし、その側壁に溢出開口を設け
   ると共に、ターンテーブルには試料容器および洗
   滌廃液容器を規則的に間隔をあけて保持できるよ
   うな孔を設け、前記溢出開口は分注管を洗滌廃液
   容器に挿入したときに分注管の分注端より上でか
   つターンテーブルの下面より下に設けられている
   ことを特徴とする自動液体試料供給装置。 ２ 前記ターンテーブルは、ターンテーブル上に
   設けられた孔に保持されている試料容器および洗
   滌廃液容器内に分注管を挿入するための孔を有す
   るカバーで覆われていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の自動液体試料供給装置。 ３ 前記ターンテーブルの予じめ決められた位置
   に２個以上の洗滌廃液容器が設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第２項記
   載の自動液体試料供給装置。 ４ 前記洗滌廃液容器は底壁と側壁を有し、前記
   側壁に溢出開口を設け、この溢出開口は、溢出開
   口の上部より上に洗滌液の液面がこなければ洗滌
   容器内の洗滌液が溢出開口から流れ出ないような
   大きさであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第３項に記載の自動液体試料供給装置。 ５ 前記洗滌廃液容器は一端を閉じた中空円筒で
   形成され、この閉じた端の部分を截頭円錐形と
   し、溢出開口は中空円筒の湾曲側面に形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載の自動液体試料供給装置。 ６ 前記洗滌廃液容器は一端を閉じた中空円筒で
   形成され、この中空円筒の湾曲側面には溢出開口
   が形成され、開放端には外方に突出するフランジ
   が設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項に記載の自動液体試料供給装置。 ７ 前記溢出開口が円形であり、その直径が3.5
   mm−4.5mmであることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項乃至第６項に記載の自動液体試料供給装
   置。